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目錄
序
前言
主要符號表
第1章 緒論 1
1.1 研究背景及意義 1
1.2 變胞機構(gòu)設(shè)計與尺度優(yōu)化研究概況 1
1.3 變胞機構(gòu)軌跡規(guī)劃研究概況 2
1.4 變胞機構(gòu)動態(tài)性能研究概況 4
1.5 變胞機構(gòu)可靠性研究概況 5
1.6 本書主要內(nèi)容 7
第2章 變胞機器人機構(gòu)設(shè)計與尺度優(yōu)化 8
2.1 構(gòu)型選擇與分析 8
2.1.1 機構(gòu)構(gòu)型選擇 8
2.1.2 機構(gòu)構(gòu)型分析 10
2.2 運動分析 12
2.2.1 二自由度構(gòu)態(tài)正運動分析 12
2.2.2 一自由度構(gòu)態(tài)正運動分析 13
2.2.3 逆運動分析 14
2.3 奇異性分析 14
2.3.1 二自由度構(gòu)態(tài)奇異位形分析 15
2.3.2 不出現(xiàn)奇異位形的尺度情況分析 18
2.4 工作空間分析 19
2.4.1 A-B-F支鏈工作空間 19
2.4.2 加入E-D-C支鏈后的工作空間 20
2.4.3 二自由度構(gòu)態(tài)工作空間內(nèi)的奇異曲線 21
2.4.4 一自由度構(gòu)態(tài)時的工作空間 23
2.5 尺度優(yōu)化方法 24
2.6 尺度優(yōu)化實例分析 28
2.7 機器人樣機模型 33
第3章 變胞機器人軌跡規(guī)劃 36
3.1 軌跡規(guī)劃總體分析 36
3.1.1 工作軌跡模型 36
3.1.2 變胞式碼垛機器人軌跡規(guī)劃特點 37
3.1.3 優(yōu)化輔助路徑點與優(yōu)化驅(qū)動函數(shù)的關(guān)系 39
3.2 軌跡規(guī)劃模型 40
3.2.1 確定設(shè)計變量 40
3.2.2 建立目標函數(shù) 42
3.2.3 確定約束條件 45
3.3 優(yōu)化問題求解方法 48
3.3.1 驅(qū)動函數(shù)的解析求解方法 48
3.3.2 驅(qū)動函數(shù)的數(shù)值求解算法 51
3.4 新型變胞工作路徑 53
3.4.1 空間坐標系建模 53
3.4.2 輸入端驅(qū)動力矩 55
3.4.3 機器人使用工況描述 57
3.4.4 新型變胞工作路徑的建立 59
3.5 實際工況下的軌跡規(guī)劃模型參數(shù) 63
3.5.1 設(shè)計變量 63
3.5.2 目標函數(shù) 64
3.5.3 約束條件 65
3.6 驅(qū)動函數(shù) 66
3.6.1 構(gòu)態(tài)變換過程關(guān)節(jié)驅(qū)動函數(shù)的確定 67
3.6.2 多項式插值曲線階數(shù)的確定 70
3.6.3 底座及抓手關(guān)節(jié)驅(qū)動函數(shù)的確定 72
3.7 軌跡規(guī)劃實例分析 74
3.7.1 工況一理論求解 74
3.7.2 工況二理論求解 81
第4章 變胞機構(gòu)系統(tǒng)動力學(xué)建模 88
4.1 三維空間梁單元的形函數(shù)與坐標轉(zhuǎn)換 88
4.2 三維空間梁單元的動能與勢能 90
4.3 彈性動力學(xué)建模 93
第5章 變胞機構(gòu)系統(tǒng)動力學(xué)模型解析 98
5.1 動力學(xué)模型的局部解耦 98
5.2 改進的L-P法 100
5.3 動力學(xué)模型的初值解 104
5.4 動力學(xué)模型的終值解 105
5.5 動力學(xué)模型解析實例分析 106
第6章 變胞機構(gòu)系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性分析 110
6.1 機構(gòu)系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性狀態(tài)的定義 110
6.2 李雅普諾夫指數(shù)計算方法 111
6.2.1 李雅普諾夫指數(shù) 111
6.2.2 機構(gòu)系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性的度量指標 112
6.2.3 機構(gòu)系統(tǒng)相空間重構(gòu) 113
6.2.4 采用C-C法計算相關(guān)參數(shù) 114
6.2.5 采用Wolf法計算最大李雅普諾夫指數(shù) 116
6.3 動態(tài)穩(wěn)定性實例分析 118
第7章 變胞機構(gòu)系統(tǒng)可靠性分析 121
7.1 不確定變量的狀態(tài)空間 121
7.2 運動可靠性分析 123
7.2.1 運動可靠性的計算方法 123
7.2.2 運動可靠性的優(yōu)化方法 126
7.3 運動可靠性實例分析 128
7.3.1 失效函數(shù) 128
7.3.2 可靠度計算 131
7.3.3 優(yōu)化計算 133
7.4 基于動態(tài)響應(yīng)區(qū)間的構(gòu)態(tài)變換可靠性分析 134
7.4.1 構(gòu)態(tài)變換失效模式 134
7.4.2 基于動態(tài)響應(yīng)區(qū)間的可靠度計算 136
7.5 構(gòu)態(tài)變換動態(tài)可靠性實例分析 142
7.5.1 驗算算法 142
7.5.2 計算結(jié)果 145
7.6 多失效模式動態(tài)可靠性分析 146
7.6.1 多失效模式動態(tài)可靠性計算方法 146
7.6.2 多失效模式動態(tài)可靠性優(yōu)化方法 150
7.6.3 考慮共振時的動態(tài)可靠性分析 151
7.7 多失效模式動態(tài)可靠性實例分析 154
7.7.1 多失效模式動態(tài)可靠性模型 154
7.7.2 動態(tài)可靠性計算 157
7.7.3 動態(tài)可靠性優(yōu)化 158
7.7.4 考慮共振時的可靠性分析與優(yōu)化 160
第8章 變胞式碼垛機器人性能分析試驗 162
8.1 控制系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)方法 163
8.1.1 機器人樣機結(jié)構(gòu) 163
8.1.2 控制系統(tǒng)硬件整體方案 164
8.1.3 光電開關(guān)的布置及應(yīng)用 165
8.1.4 變胞動作的硬件實現(xiàn)策略 167
8.2 控制系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)方法 169
8.2.1 功能需求分析 169
8.2.2 軟件模塊劃分及實現(xiàn)方法 170
8.2.3 軟件界面設(shè)計 174
8.2.4 新型變胞工作路徑的實現(xiàn)方法 174
8.3 試驗驗證 178
8.3.1 軌跡規(guī)劃試驗 178
8.3.2 動態(tài)響應(yīng)的試驗驗證 189
8.3.3 構(gòu)態(tài)變換動態(tài)可靠性分析的試驗驗證 190
8.3.4 多失效模式動態(tài)可靠性分析的試驗驗證 192
參考文獻 195